Wiązania sigma (reprezentowane o) jest wiązaniem kowalencyjnym, które charakteryzuje się poprzez wymianę dwóch elektronów, które występuje między parą atomów, z wytworzeniem tego wiązania. Ponadto jest to rodzaj wiązania pojedynczego, w którym oba atomy są połączone przez dwa elektrony, tworząc pojedyncze wiązanie.
Kiedy dwa lub więcej atomów jest połączonych w celu utworzenia nowych związków cząsteczkowych, są one połączone za pomocą dwóch typów wiązań: jonowego i kowalencyjnego, których struktura zależy od tego, jak elektrony są podzielone między dwoma atomami biorącymi udział w tym sprzężeniu.
Połączenie generowane przez elektrony odbywa się dzięki zachodzeniu na siebie orbitali należących do każdego atomu (końcami), rozumiejąc jako orbitale przestrzenie, w których najprawdopodobniej lokalizuje elektron w atomie i które są określone przez gęstość elektronów.
Jak to się tworzy?
Zwykle wiadomo, że pojedyncze wiązanie między dwoma atomami jest równoważne pojedynczemu wiązaniu podobnemu do sigma.
Podobnie, te wiązania powstają w wyniku superpozycji lub nakładania się w sposób frontalny, który zachodzi między końcami orbitali atomowych dwóch różnych atomów.
Te atomy, których orbitale zachodzą na siebie, muszą przylegać do siebie, aby poszczególne elektrony należące do każdego orbitalu atomowego mogły skutecznie łączyć się i tworzyć wiązanie.
Stąd bierze się fakt, że rozkład elektronów, który się objawia, lub położenie gęstości elektronów z każdej superpozycji ma symetrię cylindryczną wokół osi, która występuje między dwoma połączonymi cząsteczkami atomów.
W tym przypadku tak zwany orbital sigma można łatwiej wyrazić w kategoriach wiązań wewnątrzcząsteczkowych, które tworzą się w cząsteczkach dwuatomowych, zauważając, że istnieje również kilka rodzajów wiązań sigma.
Najczęściej obserwowanymi typami wiązań sigma są: d z 2 + d z 2 , s + p z , p z + p z oraz s + s; gdzie indeks dolny z przedstawia oś utworzoną przez utworzone wiązanie, a każda litera (s, p i d) odpowiada orbitalowi.
Tworzenie wiązań sigma w różnych gatunkach chemicznych
Kiedy mówimy o orbitali molekularnych, mamy na myśli regiony, które gromadzą największą gęstość elektronów, gdy między różnymi cząsteczkami powstaje wiązanie tego typu, otrzymane dzięki połączeniu orbitali atomowych.
Z punktu widzenia mechaniki kwantowej badania wykazały, że orbitale typu molekularnego, które wykazują symetrycznie równe zachowanie, są w rzeczywistości łączone w mieszaniny (hybrydyzacje).
Jednak znaczenie tej kombinacji orbitali jest ściśle związane ze względnymi energiami manifestowanymi przez orbitale typu molekularnego, które są symetrycznie podobne.
W przypadku cząsteczek organicznych często obserwuje się związki cykliczne składające się z jednej lub więcej struktur pierścieniowych, które często składają się z dużej liczby wiązań typu sigma w połączeniu z wiązaniami typu pi (wiązania wielokrotne).
W rzeczywistości za pomocą prostych obliczeń matematycznych można określić liczbę wiązań sigma obecnych w cząsteczkach.
Istnieją również przypadki związków koordynacyjnych (z metalami przejściowymi), w których wiele wiązań łączy się z różnymi rodzajami oddziaływań wiązań, a także cząsteczki zbudowane z różnych typów atomów (poliatomowe).
cechy
Wiązania Sigma mają unikalne cechy, które wyraźnie odróżniają je od innych typów wiązań kowalencyjnych (wiązanie pi), wśród których jest fakt, że ten typ wiązania jest najsilniejszy spośród wiązań chemicznych klasy kowalencyjnej.
Dzieje się tak, ponieważ nakładanie się orbitali zachodzi w sposób bezpośredni, współosiowy (lub liniowy) i czołowy; to znaczy, uzyskuje się maksymalne nakładanie się orbitali.
Ponadto dystrybucja elektronów na tych skrzyżowaniach koncentruje się głównie między jądrami połączonych form atomowych.
To nakładanie się orbitali sigma zachodzi na trzy możliwe sposoby: między parą czystych orbitali (ss), między czystym orbitalem a typem hybrydowym (s-sp) lub między parą orbitali typu hybrydowego (sp 3 - sp 3 ).
Hybrydyzacja zachodzi dzięki mieszaninie orbitali o atomowym pochodzeniu różnych klas, uzyskując, że wynikowy orbital hybrydowy zależy od ilości każdego z wyjściowych czystych typów orbitalów (na przykład sp 3 = czysty orbital s + trzy czyste orbitale typu p).
Oprócz tego wiązanie sigma może istnieć niezależnie, a także umożliwiać swobodny ruch obrotowy między parą atomów.
Przykłady
Ponieważ wiązanie kowalencyjne jest najpowszechniejszym rodzajem wiązania między atomami, wiązanie sigma występuje w ogromnej liczbie związków chemicznych, jak widać poniżej.
W dwuatomowych cząsteczkach gazów - takich jak wodór (H 2 ), tlen (O 2 ) i azot (N 2 ) - mogą występować różne typy wiązań w zależności od hybrydyzacji atomów.
W przypadku wodoru istnieje pojedyncze wiązanie sigma łączące oba atomy (H - H), ponieważ każdy atom dostarcza swój jedyny elektron.
Z drugiej strony, w cząsteczkowym tlenie oba atomy są połączone wiązaniem podwójnym (O = O) - to znaczy wiązaniem sigma - i wiązaniem pi, pozostawiając każdemu atomowi sparowane trzy pary pozostałych elektronów.
Zamiast tego każdy atom azotu ma pięć elektronów na swoim najbardziej zewnętrznym poziomie energii (powłoka walencyjna), więc są one połączone wiązaniem potrójnym (N≡N), co oznacza obecność wiązania sigma i dwóch wiązań pi oraz para sparowanych elektronów w każdym atomie.
W ten sam sposób występuje w związkach typu cyklicznego z wiązaniami pojedynczymi lub wielokrotnymi oraz we wszystkich typach cząsteczek, których strukturę tworzą wiązania kowalencyjne.
Bibliografia
- Wikipedia. (sf). Więź Sigma. Odzyskany z en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chemia, wydanie dziewiąte. Meksyk: McGraw-Hill.
- ThoughtCo. (sf). Definicja chemii Sigma Bond. Odzyskany z thinkco.com
- Britannica, E. (nd). Więź Sigma. Pobrane z britannica.com
- LibreTexts. (sf). Obligacje Sigma i Pi. Odzyskany z chem.libretexts.org
- Srivastava, AK (2008). Prosta chemia organiczna. Odzyskany z books.google.co.ve